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1 Chapitre 2: Topologies, matériels d'interconnexion et techniques d’accès au m

1 Chapitre 2: Topologies, matériels d'interconnexion et techniques d’accès au médium I- Topologies II- Techniques d’accès au médium III- Matériel d’interconnexion IV- Supports de transmission 2 I- Topologies des réseaux locaux Topologies et matériel d'interconnexion 3 Topologies des réseaux locaux Exemple 1: Topologie Bus CAN 4 Topologies des réseaux locaux Exemple 2: Topologie Bus Ethernet Industriel 5 Topologies des réseaux locaux Exemple 3: Topologie Bus Le média utilisé est un câble coaxial fin (fil de cuivre) . Débit : 10 Mbits/s Longueur : 185 m max Câble coaxial Connecteur BNC 6 6 POINT A POINT ETOILE ARBRE MAILLEE ANNEAU BUS Exemple : Liaison PC-Prise console automate Exemple : Connexions PCs Ethernet sur Switch Exemple : CAN, DeviceNet, Profibus-DP, FIPIO, Modbus RS485 Résistances fin de ligne Exemple : Utilisé par Interbus Exemple : Réseau Internet par l’intermédiaire de routeurs Exemple : Réseau Ethernet par l’intermédiaire de hubs et switchs Les différentes topologies des réseaux Stations réunies sur le même câble continu. Utilisé par la majorité des bus de terrain 7 Topologies des réseaux locaux Les différentes topologies des réseaux Comparaison des topologies de base Topologie Avantage Inconvénient Bus - Câblage simple - Pas besoin de commutation Contrôle d’accès au médium Etoile Plusieurs communication en parallèle Commutation (besoin d’un commutateur) Anneau Câblage simple - Arrêt si coupure anneau - Temps de parcours 8 Les techniques d’accès au médium II- Les techniques d’accès au médium 9 MAITRE ESCLAVE Le MAITRE est l ’entité qui accorde l ’accès au medium. L’ESCLAVE est l ’entité qui accède au médium après sollicitation du maître. Ex : ASi  Les objets à interconnecter sont à intelligence limitée ou nulle  Le maitre (automate, microcontrôleur,…) lit l’état capteurs et donne l’ordre aux actionneurs Les principaux techniques d ’accès au médium Technique Maître - Esclave 10 Les principaux techniques d ’accès au médium Technique Maître - Esclave - Le maître parle à un moment donné à l’esclave - L’esclave doit répondre dans un temps donné - Un esclave n’a pas le droit d’initier un dialogue - Le maître peut parler à plusieurs esclaves - Un dialogue entre 2 esclaves passe par le maître - Le calculateur central cadence les dialogues - Cohérence absolue des dialogues, pas de collisions - Déterminisme assuré. temps de dialogues longs 11 Les principaux techniques d ’accès au médium Un problème sérieux peut se poser en cas de défaillance du maître, une solution consiste à joindre au réseau un système maître de secours. Redondance dans la technique maître/esclave Technique Maître - Esclave 12 Cette technique peut-être utilisé dans une topologie en anneau ou en bus. Une station a l ’autorisation d ’émettre lors de la réception du jeton. Le JETON est un groupe de bits qui passe de station en station (régénérée). Le JETON est libre ou occupé (droit d’émettre) Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Adresse 4 Ex : Token Ring Modbus Plus Les principaux moyens d ’accès au médium Technique de jeton 13 Avantage: Cette technique est déterministe puisqu’on connaît le temps de rotation maximum du jeton. Inconvénients: Tourner le jeton même sans demande de transmission alourdit la technique; Fragilité de la technique dans le cas de défaillance d’une station; Problème de perte de jeton Les principaux moyens d ’accès au médium Technique de jeton 14 Accès aléatoire Un ensemble de règles détermine comment les machines sur le réseau réagissent lorsque deux machines tentent d ’accéder au médium en même temps (collision). Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Adresse 4 Discussion informelle entre individus indisciplinés : Dès qu ’un silence est détecté, celui qui désire parler prend la parole. Carrier Sense Multiple Access Les principaux moyens d ’accès au médium Technique utilisé dans les topologies de type bus 15 1 - Détection de la collision 2 - Arrêt de transmission de la trame 3 - Attente d ’un temps aléatoire 4 - Ré-émission de la trame CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access Collision Detect : Collision destructive 1 - Détection de la collision 2 - L ’équipement avec la priorité la plus basse cesse d ’émettre L’équipement de plus haute priorité qui prend le bus 3 - Fin de transmission de l ’équipement le plus prioritaire 4 - L ’équipement avec la priorité la plus basse peut émettre sa trame CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance : Collision non destructive collision Ex : Ethernet Ex : CAN Les principaux moyens d ’accès au médium CSMA/CD et CSMA/CA 16 Topologies et produits d'interconnexion III- Matériels d’interconnexion 17 La constitution d'un réseau local est composée d'éléments dits actifs, passifs et de composants logiciels. 1- Les composants passifs: sont des composants qui n'ont pas besoin d'une source d'énergie pour fonctionner. Les composants passifs ne peuvent pas amplifier ou augmenter la puissance du signal. 2- Les composants actifs: sont des composants qui ont besoin d'une source d'énergie pour fonctionner. 3- Les composants logiciels: C’est un composant logiciel permettant la gestion d’accès au réseau (Partage de ressources matérielles, contrôle d’accès,…) Topologies et produits d'interconnexion Le matériels d’interconnexion: 18 Les composants passifs d’un réseau local dans un bâtiment: 1- Les supports de transmission: paire torsadé, câble coaxial, fibre optique,…une paire torsadé ne peut aller au delà de 100m. Généralement, les supports utilisés sont: 2- Les panneaux de brassage et cordons de brassage 3- Les tiroirs optiques 4- Les connecteurs des supports de transmission: RJ45, RJ11, prises murales… 5- Les armoires de brassage Topologies des réseaux locaux 19 Exemple de composants passifs Topologies des réseaux locaux 20 Topologies et matériels d'interconnexion Les composants actifs d’un réseau sont: Les produits d’interconnexion permettent d’améliorer ou d’adapter les caractéristiques techniques d’un réseau: 1- les répéteurs, concentrateurs (hubs) et convertisseurs n’interviennent qu’au niveau de la couche physique. Répéteurs et concentrateurs (hubs) permettent d’augmenter la longueur du réseau et le nombre d’équipements raccordables Les convertisseurs permettent de passer d’un support physique à un autre 2- Les switchs interviennent au niveau de la couche liaison du modèle OSI les switchs utilisés sur le réseau Ethernet permettent d’augmenter la longueur du réseau et le nombre d’équipement raccordables tout en diminuant les risques de collisions 3- Les routeurs interviennent au niveau de la couche réseau du modèle OSI. Ils permettrent de raccorder plusieurs réseaux de même type, par exemple Ethernet 4- Les passerelles interviennent au niveau de la couche application: Elles permettrent de raccorder des réseaux de type différent, par exemple Ethernet et Modbus 21 Répéteur Hub Convertisseur = transceiver Switch Routeur = Router Passerelle = Gateway Longueur Adaptation support physique Longueur - Nombre équipements - Collisions Connexion entre réseaux de même type Connexion entre réseaux de type différent Couche 1 physique Couche 2 liaison Couche 3 réseau Couche 7 application Les composants actifs d’un réseau sont: Topologies et matériels d'interconnexion Nombre équipements 22 Répéteur = Repeater Augmentation longueur et nombre d’équipements raccordables par ajout d’un nouveau segment Amplificateur de signal 1 1 Segment 2 Segment 1 Exemple : Répéteur ASi Rérérence : XZMA1 Connexion sur câble plat par prise vampire - répéteur Topologies et matériels d'interconnexion 23 Concentrateur = Hub 1 1 1 1 Augmentation longueur et nombre d’équipements par ajout de plusieurs segments. 1 équipement par segment. Topologie en étoile. Il amplifie un signal reçu sur un port vers tous les autres ports Exemple : Hub Ethernet 10 Mbits/s - 4 ports RJ45 Rérérence : 499NEH10410 4 x 10baseT - concentrateur = Hub Topologies et matériels d'interconnexion 24 Convertisseur = Transceiver Adaptation de supports physiques de nature différente. Convertisseur de signaux. 1 1 Segment 2 Segment 1 Exemple : Transceiver Ethernet 100 Mbits/s paires torsadées - fibre optique Rérérence : 499NTR10100 Conversion 100baseTX (RJ45) - 100baseFX (SC) - convertisseur = transceiver Topologies et matériels d'interconnexion 25 Switch 1 Augmentation longueur et nombre d’équipements par ajout de plusieurs segments. Topologie en étoile. Sur réception d ’un message, analyse l’adresse du destinataire et transmet sur le port correspondant. 2 1 2 1 2 1 2 Exemple : Swith Ethernet 10/100 Mbits/s 8 ports Rérérence : 499NES18100 8 x 10baseT / 100baseTX (RJ45) - switch Topologies et matériels d'interconnexion 26 Routeur = Router Permet de router des informations entre réseaux utilisant la même couche application Principalement utilisé par Internet par l’intermédiaire d’adresses IP 2 2 Réseau 2 Réseau 1 3 3 1 1 Exemple : Routeur Cisco - routeur = router Topologies et matériels d'interconnexion 27 Passerelle = Gateway Permet de relier 2 réseaux de nature complètement différente 2 2 Réseau 2 Réseau 1 7 7 1 1 Nécessite une configuration logicielle Exemple : Passerelle Profibus-DP - Modbus liaison série Rérérence : LUFP7 Interface Profibus-DP (esclave) : Sub-D 9 points Interface Modbus (maître) : RS485 sur RJ45 - passerelle = Gateway Topologies et matériels d'interconnexion 28 Les support de transmission IV- Les supports de transmission 29 29 30 Les support de transmission Supports à propagation guidée 31 Les support de transmission Supports à propagation guidée 32 Exemple de supports de transmission Topologies des réseaux locaux 33 Les support de transmission Supports à propagation libre 34 Les support de transmission Supports à propagation libre 35 Utilisation des codes uploads/Industriel/ partie2-topologies-produits.pdf